Java XML 数字签名问题

Question

我需要对 XML 文档进行数字签名。给出的要求是输入是一个 XML 文件和一个私钥。签名应该使用 SHA256/RSA-2048，并且签名应该是 Enveloping。我想出了以下方法来做到这一点。在测试中，使用 KeyPairGenerator 类生成 KeyPair，其中 RSA 作为算法，密钥大小设置为 2048。传递的输入流是 FileInputStream 对象，输出流是 FileOutputStream 对象。该方法似乎工作正常。

public void sign(InputStream inputStream, OutputStream outputStream, KeyPair kp) throws Exception {
    XMLSignatureFactory fac = XMLSignatureFactory.getInstance("DOM");

    Reference ref = fac.newReference("#object", fac.newDigestMethod(DigestMethod.SHA256, null));

    DocumentBuilderFactory dbf = DocumentBuilderFactory.newInstance();
    dbf.setNamespaceAware(true);
    org.w3c.dom.Document doc = dbf.newDocumentBuilder().parse(inputStream);
    XMLStructure content = new DOMStructure(doc.getDocumentElement());
    XMLObject obj = fac.newXMLObject(Collections.singletonList(content), "object", null, null);

    SignatureMethod signatureMethod = fac.newSignatureMethod("http://www.w3.org/2001/04/xmldsig-more#rsa-sha256", null);
    CanonicalizationMethod canonicalizationMethod = fac.newCanonicalizationMethod(CanonicalizationMethod.INCLUSIVE, (C14NMethodParameterSpec)null);

    SignedInfo si = fac.newSignedInfo(canonicalizationMethod, signatureMethod, Collections.singletonList(ref));

    KeyInfoFactory kif = fac.getKeyInfoFactory();
    KeyValue kv = kif.newKeyValue(kp.getPublic());

    KeyInfo ki = kif.newKeyInfo(Collections.singletonList(kv));

    XMLSignature signature = fac.newXMLSignature(si, ki, Collections.singletonList(obj), null, null);

    DOMSignContext dsc = new DOMSignContext(kp.getPrivate(), doc);

    signature.sign(dsc);

    TransformerFactory tf = TransformerFactory.newInstance();
    Transformer trans = tf.newTransformer();
    trans.transform(new DOMSource(doc), new StreamResult(outputStream));       
}

我有一些问题：

1. 我没有在代码中指定应该在签名中使用 RSA，那么它是如何知道的呢？另外，我知道在加密中，还有模式和填充。同样，这些也没有指定，那么它们是什么？

2. 我真的不知道 XML 的规范化是如何工作的。 CanonicalizationMethod.INCLUSIVE 和 CanonicalizationMethod.INCLUSIVE_WITH_COMMENTS 都产生相同的输出（都具有相同的 DigestValue 值）。这些不同的方法是什么意思？

3. 对象标签中的封装消息似乎与输入的 XML 文件内容完全相同。封装的消息应该与原始 XML 相同还是应该是规范化的版本？我知道摘要中使用了规范化版本，但不确定是否应该规范化封装版本。我的原始 XML 有 cmets 标签，但无论我输入 INCLUSIVE 还是 INCLUSIVE_WITH_COMMENTS，cmets 标签都会出现在输出中。

4. 是否需要公钥？给我的要求是私钥是一个输入，但我不确定我是否也应该询问公钥。 KeyValue 对象似乎需要公钥。

提前致谢。

Answer 1

1) 签名算法是从您与 newSignatureMethod ("http://www.w3.org/2001/04/xmldsig-more#rsa-sha256") 一起使用的 URI 中推断出来的

2) 您没有为 newReference 中的 Reference 指定任何规范化算法。因此，在计算 XML 数据的摘要值之前使用默认值（没有 cmets 的规范 XML）。您的 canonicalizationMethod 与 SignedInfo 一起使用：在计算签名值之前，将使用此算法对 SignedInfo 元素进行规范化。

要为已签名的 XML 数据指定规范化算法，您需要在创建参考时说明：

Transform tr = fac.newTransform(CanonicalizationMethod.INCLUSIVE, (TransformParameterSpec) null);

fac.newReference("#object", fac.newDigestMethod(DigestMethod.SHA256, null), Collections.singletonList(tr), null, null);

此代码将使用规范化算法在引用中添加一个转换，引用将被散列的#object。

3) 您将在 Object 元素中拥有与添加到其中的内容完全相同的内容。在计算摘要值之前，将对该内容应用规范化（或任何其他转换）。

4) KeyValue 是可选的，是签名验证者的提示。通常的签名将证书放在 X509Certificate 中，而不是密钥值。

希望这会有所帮助。 莫兹